JP2009170237A - Local plasma treatment device and treatment method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a locally stable plasma flow for the sake of application to correction of defects generated at a TFT board. <P>SOLUTION: The local plasma treatment device utilizing plasma generated by high-frequency induction coupling system using a dielectric tube has a field control part arranged between a tip part of the dielectric tube and the surface of a sample for controlling diameter dimensions of plasma flows sprayed into the atmosphere from the tip part of the dielectric tube (ca. 1 mm dia.) and a gas supply port for supplying reactive gas to an area for the tip part of the plasma flow to cross the sample surface. With this, a flow of extremely narrow plasma (ca. several 100 μm dia.) can be stably formed, which realizes formation of high-quality thin film and superb etching treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は大気圧下で細径プラズマ流の生成可能なプラズマ処理装置であり、更に、生成したプラズマ流を用いて試料表面の局所的なエッチング処理方法もしくは薄膜形成処理方法に係る。   The present invention is a plasma processing apparatus capable of generating a small-diameter plasma flow under atmospheric pressure, and further relates to a local etching processing method or thin film formation processing method of a sample surface using the generated plasma flow.

一般に、電子回路基板上に回路配線を形成する場合、配線材料である導電膜や層間絶縁材料である絶縁膜等を全面に形成し、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて不要な領域を除去して所望の配線あるいは絶縁膜を形成してきた。しかしながら、これらの方法は多くのプロセス工程を経て電子回路基板が完成するため多大なコストを要し、特に、回路基板上の極めて限られた領域のみに配線あるいは絶縁膜を形成する方法として適切な方法とは言えなかった。   In general, when circuit wiring is formed on an electronic circuit board, a conductive film as a wiring material or an insulating film as an interlayer insulating material is formed on the entire surface, and unnecessary regions are removed using a photolithography method and an etching method. Thus, a desired wiring or insulating film has been formed. However, these methods require a great deal of cost because an electronic circuit board is completed through many process steps, and are particularly suitable as a method for forming a wiring or an insulating film only in a very limited area on the circuit board. It wasn't a way.

一方、回路基板上に局所的に薄膜を形成する方法として、特許文献1が報告されている。この方法はレーザCVD法と呼ばれ、回路基板上の所望に領域に金属配線の原料となるガスを供給し、そこにレーザ光を照射することによって原料ガスを分解し、金属薄膜を析出する。   On the other hand, Patent Document 1 has been reported as a method of locally forming a thin film on a circuit board. This method is called a laser CVD method, in which a gas serving as a raw material for metal wiring is supplied to a desired region on a circuit board, and the raw material gas is decomposed by irradiating the region with laser light to deposit a metal thin film.

また、特許文献2〜4には、レーザ光の代わりにプラズマを用いて原料ガスを分解し、その反応生成物を電子回路基板上に形成する方法が報告されている。具体的には、平行に対向配置した電極を有する反応容器に希ガスと反応性ガスを混合して導入し、対向電極の間で大気圧下にプラズマ励起させ、生成した活性種を対向電極の間から基板方向に輸送させることによって回路基板上に薄膜を形成する方法である。この方法は原材料ガスとしてシリコン原子含有ガスを用いることが出来るので、金属箔膜の形成というより絶縁性薄膜あるいは半導体薄膜の形成に適している。   Patent Documents 2 to 4 report methods for decomposing a source gas using plasma instead of laser light and forming the reaction product on an electronic circuit board. Specifically, a rare gas and a reactive gas are mixed and introduced into a reaction vessel having electrodes arranged in parallel and opposed to each other, plasma excitation is performed between the counter electrodes under atmospheric pressure, and the generated active species are In this method, a thin film is formed on a circuit board by transporting it in the direction of the board. Since this method can use a silicon atom-containing gas as a raw material gas, it is suitable for forming an insulating thin film or a semiconductor thin film rather than forming a metal foil film.

特公平7−4849677-484967 特開2005−262111JP-A-2005-262111 特開平04−358076JP 04-358076 特開平04−015921JP 04-015921 A

しかしながら、特許文献1に記載されたレーザCVD技術は原料ガスの分解が照射したレーザ光の吸収特性に大きく依存するという欠点を有するため、形成可能な物質はパラジウム等の金属薄膜である場合が多く、シリコン酸化膜等の絶縁薄膜等の形成が困難であるという問題点を有するばかりでなく、回路基板上に形成された物質のエッチング除去が不可能であるという致命的欠点を有していた。   However, since the laser CVD technique described in Patent Document 1 has a defect that the decomposition of the source gas largely depends on the absorption characteristics of the irradiated laser beam, the material that can be formed is often a metal thin film such as palladium. In addition to the problem that it is difficult to form an insulating thin film such as a silicon oxide film, it has a fatal defect that it is impossible to remove the material formed on the circuit board by etching.

また、特許文献2〜4に記載されたプラズマ技術は励起源としてマイクロ波を含む高周波電源を用いて比較的口径の大きな反応容器(石英)内で反応性ガスを分解し、生成した活性種を基板方向に向けて均一に、かつ広範囲に照射する方法である。   In addition, the plasma techniques described in Patent Documents 2 to 4 decompose the reactive gas in a reaction vessel (quartz) having a relatively large diameter using a high-frequency power source including microwaves as an excitation source, and generate generated active species. In this method, irradiation is performed uniformly and over a wide area toward the substrate.

従って、生成した活性種の一部は反応容器の内壁に付着することによって反応性ガスの分解効率が低下する、あるいは反応容器内でのプラズマ反応が不安定になる等の問題点を有し、この技術を用いて基板上の所望の領域にのみ、安定して薄膜を形成することは困難であると言わざるを得なかった。   Therefore, a part of the generated active species has a problem that the decomposition efficiency of the reactive gas is reduced by adhering to the inner wall of the reaction vessel, or the plasma reaction in the reaction vessel becomes unstable, It must be said that it is difficult to stably form a thin film only in a desired region on the substrate using this technique.

本発明は上記した問題点を解決し、大気圧下で生成した細径プラズマ流を用いて基板表面の所望の領域に局所的な薄膜を形成する、あるいは基板の一部をエッチング除去することの可能な局所プラズマ処理装置及びその処理方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned problems, and forms a thin thin film in a desired region of the substrate surface using a small-diameter plasma flow generated under atmospheric pressure, or removes a part of the substrate by etching. It is an object of the present invention to provide a possible local plasma processing apparatus and a processing method thereof.

上記した本発明の目的を達成させるための局所プラズマ処理装置は、プラズマ生成部とガス供給部とプラズマ反応部を備えた装置構成とした。そして、このプラズマ生成部は誘電体からなるプラズマ生成用細管とこの細管の外周領域に高周波電源からマッチングネットワークを介して高周波電力を供給するための電極を配置して構成されている。   The local plasma processing apparatus for achieving the above-described object of the present invention has an apparatus configuration including a plasma generation unit, a gas supply unit, and a plasma reaction unit. The plasma generating unit is configured by arranging a plasma generating narrow tube made of a dielectric and an electrode for supplying high frequency power from a high frequency power source via a matching network in an outer peripheral region of the narrow tube.

また、プラズマ反応部はその一端に開放部が設けられ、この開放部の対面側からプラズマ反応部の内部に上記した細管の一方の端部が挿入されている。この端部から細管の内部で生成したプラズマ流が放出されることになるが、その延長線上であってプラズマ反応部の開放部に対面する形で基板ステージ上に搭載された試料が配置されている。   Further, the plasma reaction part is provided with an open part at one end, and one end part of the narrow tube described above is inserted into the plasma reaction part from the opposite side of the open part. The plasma flow generated inside the narrow tube is released from this end, but the sample mounted on the substrate stage is placed on the extended line and facing the open part of the plasma reaction part. Yes.

ガス供給部は第1のガス供給部と第2のガス供給部とで構成され、第1のガス供給部の配管は上記した細管の他方の端部に接続されており、プラズマ生成部に第1のガスを供給する役割を持っている。また、第2のガス供給部の配管は直接プラズマ反応部の内部に挿入されており、その配管の供給口は上記した細管の延長線上であって試料表面と交差する領域に配置され、第2のガスをプラズマ処理の行われる試料表面に対して可能な限り接近させて配置されている。
尚、ここで第1のガスはAr、He等に代表される不活性ガスであって、プラズマ流の形成に用いられ、第2のガスはシランやTEOS等に代表される薄膜形成用原料ガス、または塩素やフッ化炭素等に代表されるエッチング用ガスであるが、本発明で適用可能なガス種は上記の具体例に限定されるものではない。
The gas supply unit is composed of a first gas supply unit and a second gas supply unit, and the pipe of the first gas supply unit is connected to the other end of the narrow tube, and the plasma generation unit is connected to the second gas supply unit. It has the role of supplying 1 gas. Also, the piping of the second gas supply unit is directly inserted into the plasma reaction unit, and the supply port of the piping is arranged in the region intersecting the sample surface on the extension line of the above-mentioned narrow tube, The gas is arranged as close as possible to the surface of the sample on which the plasma treatment is performed.
Here, the first gas is an inert gas typified by Ar, He or the like, and is used for forming a plasma flow, and the second gas is a raw material gas for forming a thin film typified by silane, TEOS or the like. Although the etching gas is typified by chlorine or fluorocarbon, the gas species applicable in the present invention is not limited to the above specific examples.

プラズマ反応部の内部に挿入された細管の端部から試料の表面方向に向かって不活性ガスのプラズマが放出されるが、そのプラズマ流は通過可能な開口部を有するプラズマ電界制御部を通って試料表面に到達する。そして、そのプラズマ流はプラズマ電界制御部によってプラズマ流の径が制御される。
尚、プラズマ流を中心軸として、試料を挟む両側にプラズマ磁界制御部を設けることによって、プラズマ流の径を制御することも可能である。
The plasma of the inert gas is emitted from the end of the narrow tube inserted into the plasma reaction part toward the surface of the sample, and the plasma flow passes through the plasma electric field control part having an aperture that can pass through. Reach the sample surface. And the diameter of the plasma flow is controlled by the plasma electric field control part.
In addition, it is also possible to control the diameter of the plasma flow by providing plasma magnetic field control units on both sides of the sample with the plasma flow as the central axis.

以上が試料の表面上に局所的なプラズマ領域を形成るための処理装置構成の概要を説明した。次に、この装置を用いて試料を処理する場合について説明する。   The outline of the processing apparatus configuration for forming a local plasma region on the surface of the sample has been described above. Next, a case where a sample is processed using this apparatus will be described.

細管の一方の端部から細管の内部に供給した不活性ガスに高周波電力を印加することによってプラズマを発生させ、細管の他方の端部と試料との間に配置したプラズマ制御部の開口部を通過させてプラズマ流を所望の大きさに細径化し、これを用いて試料の表面近傍に供給した反応性ガスを分解させることで、生成した反応生成物を試料の表面に堆積させるようにした。このとき、反応性ガスとしてシリコン原子含有ガス、例えばTEOSガスを用いれば試料の表面にシリコン酸化膜を堆積することが出来る。   Plasma is generated by applying high-frequency power to the inert gas supplied from one end of the thin tube to the inside of the thin tube, and an opening of the plasma control unit disposed between the other end of the thin tube and the sample is provided. The plasma flow is reduced to a desired size by passing it, and the reactive gas supplied near the surface of the sample is decomposed using this to deposit the generated reaction product on the surface of the sample. . At this time, if a silicon atom-containing gas such as TEOS gas is used as the reactive gas, a silicon oxide film can be deposited on the surface of the sample.

一方、細管の一方の端部から管の内部に供給した不活性ガスに高周波電力を印加することによってプラズマを発生させ、細管の他方の端部と試料との間に配置したプラズマ制御部の開口部を通過させてプラズマ流を所望の大きさに細径化し、これを用いて試料の表面近傍に供給した反応性ガスを分解させることによって生成した反応生成物を試料の表面で反応させるようにした。このとき、使用した反応性ガスが少なくとも塩素系またはハロゲン系ガスを含有していればその反応生成物が試料の一部を除去する役割を果たすことになる。   On the other hand, plasma is generated by applying high-frequency power to an inert gas supplied from one end of the narrow tube to the inside of the tube, and an opening of a plasma control unit disposed between the other end of the thin tube and the sample. The reaction product generated by decomposing the reactive gas supplied near the surface of the sample using this is reduced in diameter to a desired size by passing through the section so that the reaction product reacts on the surface of the sample. did. At this time, if the reactive gas used contains at least a chlorine or halogen gas, the reaction product serves to remove a part of the sample.

以上で述べたように、プラズマ流の生成とその細径化という過程と原料ガスと反応させるという過程を分離し、特に後者の過程を試料表面の極近傍で行なうことによって、限られた所望の領域に薄膜を形成すること、あるいは試料の限られた一部の領域を除去することを安定して行なうことが可能になる。 As described above, the process of generating and reducing the diameter of the plasma flow and the process of reacting with the source gas are separated, and the latter process is performed in the vicinity of the sample surface. It is possible to stably form a thin film in the region or remove a limited part of the sample.

以下、本発明の最良の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
(第1の実施例)
図1に、本発明の第1の実施例である誘導結合型の局所プラズマ処理装置の概略図を示す。局所プラズマ処理装置は大別してプラズマ生成部1とガス供給部2、3とプラズマ反応部4とで構成されている。そして、このプラズマ生成部1は誘電体からなるプラズマ生成用細管6とこの細管6の外周領域に高周波電源7からマッチングネットワーク8を介して高周波電力を供給するための電極9を配置して構成されている。
Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic diagram of an inductively coupled local plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. The local plasma processing apparatus is roughly divided into a plasma generation unit 1, gas supply units 2 and 3, and a plasma reaction unit 4. The plasma generating unit 1 is configured by arranging a plasma generating thin tube 6 made of a dielectric and an electrode 9 for supplying high frequency power from a high frequency power source 7 via a matching network 8 on the outer peripheral region of the thin tube 6. ing.

具体的な例として、細管6には内径φ1mm、外径φ4mmの石英管を用いた。そして、高周波電源7(144MHz、200W電源)から所定の高周波電力を細管6に印加するための電極9には対向する2つの銅製電極9を細管6の外周部に設けた。尚、細管1に高周波電力を供給する際、高周波電源7からの反射波が最小になるようにマッチングネットワーク8を経由して行った。   As a specific example, a quartz tube having an inner diameter of 1 mm and an outer diameter of 4 mm was used for the thin tube 6. Then, two copper electrodes 9 opposed to the electrode 9 for applying a predetermined high frequency power from the high frequency power source 7 (144 MHz, 200 W power source) to the thin tube 6 were provided on the outer periphery of the thin tube 6. In addition, when supplying high frequency electric power to the thin tube 1, it performed via the matching network 8 so that the reflected wave from the high frequency power supply 7 might become the minimum.

尚、後述するが、細管6の一方の端部にはガス供給部を構成する第1のガス供給部2の配管12が接続されており、細管6の内部には第1のガスが供給され、そして高周波電源7から所望の高周波電力が印加された後、イグナイタ(図示せず)を用いてプラズマの着火が行なわれる。   In addition, although mentioned later, the piping 12 of the 1st gas supply part 2 which comprises a gas supply part is connected to the one end part of the thin tube 6, and the 1st gas is supplied to the inside of the thin tube 6. Then, after a desired high frequency power is applied from the high frequency power source 7, plasma is ignited using an igniter (not shown).

また、少なくともプラズマ生成部1、細管6、高周波印加用電極9及びプラズマ反応部4は一体となって移動する機構とし、試料11との距離を可変させる場合にはこれらが同時に移動するようにした。   In addition, at least the plasma generation unit 1, the narrow tube 6, the high-frequency applying electrode 9 and the plasma reaction unit 4 are configured to move together, and when the distance from the sample 11 is varied, these are moved simultaneously. .

次に、プラズマ反応部4はその一端に開放部5が設けられ、この開放部5の対面側からプラズマ反応部4の内部に上記した細管6の一方の端部が挿入されている。この端部から細管6の内部で生成した第1のガスによるプラズマ流が上記の開放部5に向かって放出される。細管6の延長線上には、プラズマ反応部4の開放部5に対面する形で基板ステージ10上に搭載された試料11が配置されている。   Next, the plasma reaction part 4 is provided with an open part 5 at one end, and one end of the narrow tube 6 is inserted into the plasma reaction part 4 from the opposite side of the open part 5. A plasma flow due to the first gas generated inside the narrow tube 6 is emitted from the end toward the opening 5. A sample 11 mounted on the substrate stage 10 is disposed on the extended line of the thin tube 6 so as to face the open part 5 of the plasma reaction part 4.

ガス供給部を構成する第2のガス供給部3の配管13は直接プラズマ反応部4の内部に挿入されており、その配管13の供給口14は上記した細管6の延長線上であって試料11の表面と交差する領域に可能な限り接近させて配置されている。   The pipe 13 of the second gas supply unit 3 constituting the gas supply unit is directly inserted into the plasma reaction unit 4, and the supply port 14 of the pipe 13 is on the extension line of the narrow tube 6 and is the sample 11. It is arranged as close as possible to the area that intersects the surface.

ここで、第1のガスはAr、He等に代表される不活性ガスであって、プラズマ反応室4の内部におけるプラズマ流15の形成に用いられる。そして、第2のガスはシランやTEOS等に代表される薄膜形成用原料ガス、または塩素やフッ化炭素等に代表されるエッチング用ガスであるが、本発明で適用可能なガス種は上記の具体例に限定されるものではない。   Here, the first gas is an inert gas typified by Ar, He or the like, and is used to form the plasma flow 15 inside the plasma reaction chamber 4. The second gas is a raw material gas for forming a thin film typified by silane, TEOS or the like, or an etching gas typified by chlorine or fluorocarbon, but the gas species applicable in the present invention are as described above. It is not limited to a specific example.

以下、試料11として電子回路基板であり、その上に局所的にシリコン酸化膜からなる保護膜または絶縁膜を形成することを想定して、より具体的に説明する。   Hereinafter, it will be described more specifically on the assumption that a sample 11 is an electronic circuit board and a protective film or insulating film made of a silicon oxide film is locally formed thereon.

プラズマ流15の生成には第1のガス(不活性ガス)としてアルゴンガス(以下Ar)を用い、絶縁膜形成用の第2のガス(反応性ガス)としてTEOS(tetraethoxysilane)ガスを用いた。これら2種類のガスは夫々別系統のガス配管(第1の配管12及び第2の配管13)からプラズマ反応部4の内部に供給される。   For the generation of the plasma flow 15, argon gas (hereinafter referred to as Ar) was used as the first gas (inert gas), and TEOS (tetraethoxysilane) gas was used as the second gas (reactive gas) for forming the insulating film. These two kinds of gases are supplied to the inside of the plasma reaction unit 4 from gas pipes (first pipe 12 and second pipe 13) of different systems.

ここで、第1のガス及び第2のガスを個別に供給し、試料11の表面に接近させた領域で反応させることの重要性は下記の理由による。即ち、(1)薄膜形成用である第2のガス(TEOSガス)を細管6の内部に導入し、そこでプラズマを生成する場合、TEOSガスによる活性種(ラジカル)が細管6の内部に堆積し、その結果として安定したプラズマの維持が困難になる、(2)薄膜形成に寄与するプラズマ中の活性種やイオンの寿命は比較的短いため(大気圧下では活性種の平均自由工程は数十nm程度)、活性種が試料11の表面に輸送されるまでの間に活性種の性質が変化してしまう、等の問題がある。   Here, the importance of individually supplying the first gas and the second gas and reacting them in the region close to the surface of the sample 11 is as follows. That is, (1) When a second gas (TEOS gas) for forming a thin film is introduced into the narrow tube 6 and plasma is generated there, active species (radicals) from the TEOS gas are deposited inside the narrow tube 6. As a result, it is difficult to maintain a stable plasma. (2) The lifetime of active species and ions in plasma that contribute to the formation of a thin film is relatively short (the average free path of active species is several tens of times under atmospheric pressure). There is a problem that the property of the active species changes before the active species is transported to the surface of the sample 11.

これを回避して試料11の表面に所望の特性を有する薄膜(例えば、シリコン酸化膜の絶縁破壊電界強度が500MV/m以上)を形成するためには、上記したようにプラズマ形成用に用いられるArガスと薄膜形成用に用いられるTEOSガスとを個別に供給し、Arガスによるプラズマ流16を用いてTEOSガスを試料11の表面近傍で反応させ、生じたTEOSガスの活性種を直ちに試料11の表面上に輸送し、シリコン酸化膜の形成に寄与させることが極めて重要である。   In order to avoid this and form a thin film having desired characteristics on the surface of the sample 11 (for example, the dielectric breakdown field strength of the silicon oxide film is 500 MV / m or more), as described above, it is used for plasma formation. Ar gas and TEOS gas used for forming a thin film are individually supplied, and the TEOS gas is reacted in the vicinity of the surface of the sample 11 using the plasma flow 16 of Ar gas, and the activated species of the generated TEOS gas is immediately converted into the sample 11. It is extremely important to transport it on the surface of the silicon and contribute to the formation of a silicon oxide film.

ところで、TEOSガスは室温において液体であるため、TEOSガスの供給はTEOSガスをArガスや窒素ガス等の不活性ガスを用いてバブリングしながら供給しなければならない。このとき、TEOSガスが第2の供給部3からプラズマ反応部4内に到達するまでに第2の配管13内に付着することを抑制するために、リボンヒータなどの温度調整機能付きのヒータ(図示せず)を第2の配管13に装着させ、第2の配管13自身を約100℃程度に保温することが必要である。更に、TEOSガスを効率よく供給するため、第2のガス供給部3そのものを約100℃程度に保温することは効果的である。   By the way, since TEOS gas is liquid at room temperature, TEOS gas must be supplied while bubbling TEOS gas using an inert gas such as Ar gas or nitrogen gas. At this time, in order to prevent the TEOS gas from adhering in the second pipe 13 before reaching the plasma reaction unit 4 from the second supply unit 3, a heater (such as a ribbon heater) having a temperature adjustment function ( It is necessary to attach the second pipe 13 to the second pipe 13 and to keep the second pipe 13 itself at about 100 ° C. Further, in order to efficiently supply the TEOS gas, it is effective to keep the second gas supply unit 3 itself at about 100 ° C.

プラズマ形成用Arガス及び薄膜形成用TEOSガスの流量は、夫々の配管12及び13に設置されたマス・フロー・コントローラ12a及び13a(以下、MFCとする)により流量制御される。TEOSガスのバブリングに用いる不活性ガス(Arガス)の流量は第1のガス供給部2に接続されたMFC13bを用いて行なわれ、TEOSガスと共にプラズマ反応部4の内部に供給される。尚、配管12及び13にはステンレス製の1/4インチ管を用いるが、プラズマ反応部4の内部で1/8インチ管等を用いて絞込み、試料11の表面近傍に限定して供給出来るようにした。   The flow rates of the plasma forming Ar gas and the thin film forming TEOS gas are controlled by mass flow controllers 12a and 13a (hereinafter referred to as MFC) installed in the pipes 12 and 13, respectively. The flow rate of the inert gas (Ar gas) used for bubbling the TEOS gas is performed using the MFC 13b connected to the first gas supply unit 2, and is supplied into the plasma reaction unit 4 together with the TEOS gas. In addition, although the stainless steel 1/4 inch pipe is used for the pipes 12 and 13, it can be narrowed down by using a 1/8 inch pipe or the like inside the plasma reaction unit 4 and can be supplied limited to the vicinity of the surface of the sample 11. I made it.

プラズマ反応部4内に供給されたTEOSガスはプラズマ反応部4に接続された真空制御部20を介して排気設備及び除害設備(図示せず)で処理される。また、プラズマ反応部4内の圧力は真空制御部20に内蔵された圧力計を用いて制御されるが、TEOSガスの一部がプラズマ反応部4の開放部5から散逸されることを防止するためにプラズマ反応部4内の圧力は大気圧より低くなるように真空制御部20で調整される。   The TEOS gas supplied into the plasma reaction unit 4 is processed by an exhaust facility and a detoxification facility (not shown) through a vacuum control unit 20 connected to the plasma reaction unit 4. Further, the pressure in the plasma reaction unit 4 is controlled using a pressure gauge built in the vacuum control unit 20, but a part of the TEOS gas is prevented from being dissipated from the open part 5 of the plasma reaction unit 4. Therefore, the pressure in the plasma reaction unit 4 is adjusted by the vacuum control unit 20 so as to be lower than the atmospheric pressure.

次に、本発明の局所プラズマ処理装置を用いてArプラズマ放電の制御方法、プラズマ流の細径化方法及び薄膜形成方法をより具体的に説明する。
(1)Arプラズマ放電の制御方法
図1において、第1のガス供給部2からプラズマ生成用ガスとしてArガスを1L/minの割合で細管6に導入する。そして、高周波電源7からは投入電力70Wをマッチングネットワーク8を介して電極9に印加した。Arガスのプラズマはイグナイタ(図示せず)を用いて行われるが、高周波電源7への反射波が大きく、プラズマ放電が不安定である場合には、反射波が最小となるようにマッチングネットワーク8を用いて調整する。
Next, an Ar plasma discharge control method, a plasma flow diameter reduction method, and a thin film formation method will be described in more detail using the local plasma processing apparatus of the present invention.
(1) Ar Plasma Discharge Control Method In FIG. 1, Ar gas is introduced from the first gas supply unit 2 into the narrow tube 6 as a plasma generation gas at a rate of 1 L / min. Then, an input power of 70 W was applied from the high frequency power source 7 to the electrode 9 via the matching network 8. The Ar gas plasma is performed using an igniter (not shown). When the reflected wave to the high frequency power source 7 is large and the plasma discharge is unstable, the matching network 8 is set so that the reflected wave is minimized. Use to adjust.

プラズマの放電状態はプラズマ反応部4に設置された観察用窓(図示せず)から観察されるプラズマ発光を、分光計測装置を用いて分析することで知ることが出来る。本実施例では、Arの発光輝線696nmや750nmを計測してその電離状態からプラズマの安定性を判断した。また、プラズマ反応部4の内部を5〜15μmの波長領域に感度を有する赤外線温度計を用いて計測し、試料11や細管6の温度を計測した。   The plasma discharge state can be known by analyzing plasma emission observed from an observation window (not shown) installed in the plasma reaction unit 4 using a spectroscopic measurement device. In this example, Ar emission emission lines 696 nm and 750 nm were measured, and the stability of the plasma was judged from the ionization state. Moreover, the inside of the plasma reaction part 4 was measured using the infrared thermometer which has a sensitivity in a wavelength range of 5-15 micrometers, and the temperature of the sample 11 and the thin tube 6 was measured.

上記の放電条件において、細管6の先端部から試料11の方向に向って約10mm程度のArプラズマ流15が観察された。プラズマ流15の径は細管6の先端から徐々に先細り、プラズマ流15の先端部では約数100μmであった。そして、プラズマ流15の温度は細管6の先端から1mm以内ではガラス基板上に形成したアルミニウム配線が容易に溶融する660℃以上に達し、プラズマ流15の先端近傍ではもはやアルミニウム配線の溶融が生じない程度にプラズマ流15の温度が低下していることを確認した。   Under the above discharge conditions, an Ar plasma flow 15 of about 10 mm from the tip of the thin tube 6 toward the sample 11 was observed. The diameter of the plasma flow 15 gradually tapered from the tip of the thin tube 6 and was about several hundreds μm at the tip of the plasma flow 15. The temperature of the plasma flow 15 reaches 660 ° C. or higher at which the aluminum wiring formed on the glass substrate easily melts within 1 mm from the tip of the thin tube 6, and the aluminum wiring no longer melts near the tip of the plasma flow 15. It was confirmed that the temperature of the plasma flow 15 was reduced to an extent.

更に、高周波電力を変化させずにArガスの流量を3L/minに増加させた場合、プラズマ流15の長さは15mmまで増大したが、プラズマ流15の温度は細管6の先端から1mm以内であってもアルミニウム配線が溶融することはなかった。そして、細管6に供給するArガスの流量を1〜10L/minの範囲で変化させ、また、高周波電源7の投入電力を30〜200Wまで変化させた場合、プラズマ流15の商社によって試料11の表面温度を50〜800℃の範囲で制御することができた。   Further, when the Ar gas flow rate was increased to 3 L / min without changing the high frequency power, the length of the plasma flow 15 increased to 15 mm, but the temperature of the plasma flow 15 was within 1 mm from the tip of the narrow tube 6. Even if it existed, the aluminum wiring was not melted. When the flow rate of Ar gas supplied to the narrow tube 6 is changed in the range of 1 to 10 L / min and the input power of the high-frequency power source 7 is changed from 30 to 200 W, the trading of the sample 11 is performed by the trading company of the plasma flow 15. The surface temperature could be controlled in the range of 50 to 800 ° C.

(2)プラズマ流の形状制御方法
プラズマ反応部4の内部に生成されるプラズマ流の直径は細管6の内径を上記の1mmから更に細くすることで可能である。しかしながら、細管6の内径が0.5mm以下である場合、細管6中で発生するプラズマ自身が不安定になる。
(2) Plasma Flow Shape Control Method The diameter of the plasma flow generated inside the plasma reaction unit 4 can be achieved by further reducing the inner diameter of the narrow tube 6 from the above 1 mm. However, when the inner diameter of the narrow tube 6 is 0.5 mm or less, the plasma itself generated in the narrow tube 6 becomes unstable.

そこで、図1に示すように電界制御部17を用いたプラズマ流15の径制御を検討した。即ち、電界制御部17は細管6の先端部から射出されるプラズマ流15を十分に通過可能な開口部16を有しており、上記した細管6と試料11との間に配置されている。   Therefore, as shown in FIG. 1, the diameter control of the plasma flow 15 using the electric field control unit 17 was examined. That is, the electric field control unit 17 has an opening 16 through which the plasma flow 15 emitted from the tip of the thin tube 6 can sufficiently pass, and is disposed between the thin tube 6 and the sample 11 described above.

図2は試料11に向って放出されたプラズマ流15の径が電界制御部17によって変化する様子を模擬的に示した図である。図2aは電界制御用電源18を用いて電界制御部17に正電位を印加した場合であって、Arプラズマ流15中の陽イオンには電界制御部17の内側に向う力が働き、その結果としてプラズマ流15が細径化される。一方、図2cは電界制御部17に負電位を印加した場合であって、Arプラズマ流15中の陽イオンには電界制御部17の外側に向う力が働き、その結果としてプラズマ流15の径が拡大される。尚、図2bの状態は電界制御部17を接地した場合であって、細管6の先端部から放出されたプラズマ流15の径は大気との衝突によって次第に先細りとなる。   FIG. 2 is a diagram schematically illustrating how the diameter of the plasma flow 15 emitted toward the sample 11 is changed by the electric field control unit 17. FIG. 2A shows a case where a positive potential is applied to the electric field control unit 17 using the electric field control power supply 18, and a force directed toward the inside of the electric field control unit 17 acts on the positive ions in the Ar plasma flow 15, and as a result. As a result, the diameter of the plasma flow 15 is reduced. On the other hand, FIG. 2 c shows a case where a negative potential is applied to the electric field control unit 17, and a force directed toward the outside of the electric field control unit 17 acts on the cations in the Ar plasma flow 15, resulting in the diameter of the plasma flow 15. Is enlarged. 2B is a case where the electric field control unit 17 is grounded, and the diameter of the plasma flow 15 emitted from the tip of the narrow tube 6 gradually becomes tapered due to collision with the atmosphere.

図3は、複数の電界制御部17a、17b、17cを用いてプラズマ流15の径のみならず、その形状を制御する場合の説明図である。図3において、電界制御部17a、17b、17cはその順番で細管6と試料11との間に配置され、電界制御部17a、17b、17cに印加される電圧は電界制御用電源18a、18b、18cを用いて各々独立に印加される。   FIG. 3 is an explanatory diagram for controlling not only the diameter of the plasma flow 15 but also the shape thereof using a plurality of electric field controllers 17a, 17b, and 17c. In FIG. 3, the electric field controllers 17a, 17b, and 17c are arranged in that order between the narrow tube 6 and the sample 11, and the voltages applied to the electric field controllers 17a, 17b, and 17c are electric field control power supplies 18a, 18b, Each is applied independently using 18c.

例えば、電界制御用電源18a、18b、18cの順番で電界制御部17a、17b、17cに印加される電圧を大きくした場合(電界制御部17aから17cに向って電位勾配を形成する)、電界制御部17aから17cに従ってプラズマ流15中の陽イオンを内側に移動させる力が強くなり、その結果として電界制御部17a、17b、17cを通過するに従ってプラズマ流15の径が細く制御されることになる。この場合、プラズマ流15の径制御のみならず、プラズマ流15が維持される長さ(プラズマ流の放出長さ)も同時に伸長される。   For example, when the voltage applied to the electric field control units 17a, 17b, and 17c is increased in the order of the electric field control power supplies 18a, 18b, and 18c (a potential gradient is formed from the electric field control units 17a to 17c), the electric field control is performed. The force for moving the cations in the plasma flow 15 inward according to the portions 17a to 17c is increased, and as a result, the diameter of the plasma flow 15 is controlled to be narrower as it passes through the electric field control portions 17a, 17b, and 17c. . In this case, not only the diameter control of the plasma flow 15 but also the length that the plasma flow 15 is maintained (the discharge length of the plasma flow) is simultaneously extended.

一方、電界制御部17aに比較して17cに印加する電圧を小さくし、電界制御部17cから17aに向う電位勾配を形成することで試料11の表面に入射するArイオンの入射強度を抑制し、イオン衝撃による試料11への損傷を低減することが可能である。   On the other hand, the voltage applied to 17c is reduced compared to the electric field control unit 17a, and the incident intensity of Ar ions incident on the surface of the sample 11 is suppressed by forming a potential gradient from the electric field control unit 17c to 17a. It is possible to reduce damage to the sample 11 due to ion bombardment.

図2〜3では電界制御部17を用いたプラズマ流の形状制御方法について示したが、電界制御部17の代わりにプラズマ流15の径よりも小さな開口部を有する遮蔽板を用いても有効である。但し、遮蔽板はプラズマ流15に直接曝されるため、Arプラズマに対するエッチング耐性に優れた材料、例えば石英や酸化アルミニウムなどのセラミックス材料を用いることが必要である。   Although FIGS. 2 to 3 show the plasma flow shape control method using the electric field control unit 17, it is effective to use a shielding plate having an opening smaller than the diameter of the plasma flow 15 instead of the electric field control unit 17. is there. However, since the shielding plate is directly exposed to the plasma flow 15, it is necessary to use a material excellent in etching resistance against Ar plasma, for example, a ceramic material such as quartz or aluminum oxide.

(3)プラズマ密度の制御方法
細管6の内部で形成されるArプラズマの密度は高周波電源7から供給される高周波電力、第1のガス供給部2から供給されるArガスの流量等によって決定される。そして、その密度は細管6の先端部からプラズマ反応部4の内部に放射されるに従って低下する。しかしながら、プラズマ反応部4の内部に放射されたプラズマ流15を用いてTEOSガス等を分解し、シリコン酸化膜の形成に利用するためには、必要に応じてプラズマ流15の密度の低下を抑制することが重要である。
図4は図1に示した局所プラズマ処理装置のプラズマ反応部4を中心に描いた説明図である。図1との違いは、プラズマ流15のプラズマ密度制御用のプラズマ磁界制御部(環状構造)を更に設置したことである。即ち、プラズマ流15を中心軸として、試料11を挟む両側にプラズマ流15の径及び密度を制御するためのプラズマ磁界制御部19a、19bを設けた。
(3) Plasma density control method The density of Ar plasma formed inside the narrow tube 6 is determined by the high-frequency power supplied from the high-frequency power source 7, the flow rate of Ar gas supplied from the first gas supply unit 2, and the like. The And the density falls as it radiates | emits from the front-end | tip part of the thin tube 6 to the inside of the plasma reaction part 4. FIG. However, in order to decompose the TEOS gas or the like using the plasma flow 15 radiated into the plasma reaction unit 4 and use it for forming a silicon oxide film, a decrease in the density of the plasma flow 15 is suppressed as necessary. It is important to.
FIG. 4 is an explanatory diagram centered on the plasma reaction unit 4 of the local plasma processing apparatus shown in FIG. The difference from FIG. 1 is that a plasma magnetic field controller (annular structure) for controlling the plasma density of the plasma flow 15 is further installed. That is, plasma magnetic field control units 19a and 19b for controlling the diameter and density of the plasma flow 15 are provided on both sides of the sample 11 with the plasma flow 15 as a central axis.

プラズマ反応部4の内部に配置したプラズマ磁界制御部19aと試料11の下方に配置したプラズマ磁界制御部19bとの間には、プラズマ流15を中心軸にして試料11の方向またはその反対方向に磁力線が形成されており、この筒状の磁力線の内部にプラズマ流15が閉じ込められる。当然のことながら、プラズマ磁界制御部19a、19bで作られる磁力線の強度が大きくなるとともにプラズマ流15の閉じ込め効果が増大し、結果的にはプラズマ流15の径も細くなるように制御される。   Between the plasma magnetic field control unit 19 a disposed inside the plasma reaction unit 4 and the plasma magnetic field control unit 19 b disposed below the sample 11, the direction of the sample 11 or the opposite direction with the plasma flow 15 as the central axis. Magnetic field lines are formed, and the plasma flow 15 is confined inside the cylindrical magnetic field lines. As a matter of course, the strength of the magnetic force lines generated by the plasma magnetic field control units 19a and 19b is increased, and the confinement effect of the plasma flow 15 is increased. As a result, the diameter of the plasma flow 15 is controlled to be reduced.

図4に示した例はプラズマ磁界制御部19a、19bを一組だけ示したが、これを更に分割し、夫々を適宜制御することによって図3に示したプラズマ電界制御部の場合同様にプラズマ流15中の電子の挙動を制御することが出来る。また、図4ではプラズマ磁界制御部19aをプラズマ電界制御部17と細管6の先端部との間に配置したが、プラズマ電界制御部17と試料11との間に配置しても同様の効果が得られる。   In the example shown in FIG. 4, only one set of the plasma magnetic field control units 19a and 19b is shown. 15 can control the behavior of electrons. In FIG. 4, the plasma magnetic field control unit 19 a is arranged between the plasma electric field control unit 17 and the tip of the thin tube 6, but the same effect can be obtained by arranging it between the plasma electric field control unit 17 and the sample 11. can get.

(4)局所領域への薄膜形成
上記の図1に示した局所プラズマ処理装置を用い、ArガスとTEOSガスによる絶縁膜(シリコン酸化膜)の形成を試みた。一例として、試料11はガラス基板を用い、成膜条件である高周波電源7の投入電力を70W、第1のガス供給部2から細管6に供給されるArガスの流量を3L/min、第2のガス供給部3から試料11の表面近傍に供給されるTEOSガスの供給量はそのバブリングに用いたArガスの流量をマスフリーコントローラMFC13aで制御し、その流量を0.15L/minとした。細管6と試料11の表面までの距離、即ち、Arプラズマ流の長さは、約15mmになるように調整した。
(4) Thin Film Formation in Local Region Using the local plasma processing apparatus shown in FIG. 1 above, an attempt was made to form an insulating film (silicon oxide film) using Ar gas and TEOS gas. As an example, the sample 11 uses a glass substrate, the input power of the high-frequency power source 7 which is a film forming condition is 70 W, the flow rate of Ar gas supplied from the first gas supply unit 2 to the narrow tube 6 is 3 L / min, the second The amount of TEOS gas supplied from the gas supply unit 3 to the vicinity of the surface of the sample 11 was controlled by the mass-free controller MFC 13a with the flow rate of Ar gas used for bubbling, and the flow rate was set to 0.15 L / min. The distance from the narrow tube 6 to the surface of the sample 11, that is, the length of the Ar plasma flow was adjusted to be about 15 mm.

試料11の表面には、約100μm径の領域にシリコン酸化膜(膜厚約1μm)が形成されていることがラマン分光法によって確認された。そして、一般にTEOSガスの熱分解によってシリコン酸化膜を堆積させる場合、試料11を予め600℃以上に過熱しておくことが必要とされているが、上記の例では試料11の表面温度が約300℃程度(赤外線温度計による測定)で形成可能であることが明らかになった。   It was confirmed by Raman spectroscopy that a silicon oxide film (film thickness: about 1 μm) was formed on the surface of the sample 11 in a region having a diameter of about 100 μm. In general, when a silicon oxide film is deposited by thermal decomposition of TEOS gas, it is necessary to preheat the sample 11 to 600 ° C. or more in advance. In the above example, the surface temperature of the sample 11 is about 300. It was revealed that the film could be formed at about ℃ (measured with an infrared thermometer).

これは、Arプラズマ流15の形成とTEOSガスの供給を独立して行い、しかもTEOSガスの供給をArプラズマ流15が試料11と交差する領域に直接行うことによって、Arプラズマ流15によって分解されたTEOSガスの活性種が寿命になる前に試料11の表面に到達し、薄膜形成に貢献することによると考えられる。尚、得られたシリコン酸化膜の絶縁破壊特性は約500MV/mであって、一般的な熱酸化膜と同程度の良好な特性を示している。   This is decomposed by the Ar plasma flow 15 by forming the Ar plasma flow 15 and supplying the TEOS gas independently, and by supplying the TEOS gas directly to a region where the Ar plasma flow 15 intersects the sample 11. It is considered that this is because the active species of the TEOS gas reaches the surface of the sample 11 before the end of its life and contributes to the formation of a thin film. The obtained silicon oxide film has a dielectric breakdown characteristic of about 500 MV / m, which is as good as a general thermal oxide film.

次に、半導体薄膜(アモルファスシリコン膜)の形成例について説明する。
第2のガス供給部3からプラズマ反応部4の内部に供給される反応性ガスとしてSiHCl(ジクロロロシラン)ガスを用いた。前述したように、大気圧下では分子の平均自由工程が数十nm程度であるため、緻密な薄膜を形成するには反応性ガスとプラズマとの反応を試料11の表面近傍で行い、形成した活性種(ラジカル)を素早く試料11の表面で再結合させることが望ましい。
Next, an example of forming a semiconductor thin film (amorphous silicon film) will be described.
SiH 2 Cl 2 (dichlorosilane) gas was used as a reactive gas supplied from the second gas supply unit 3 into the plasma reaction unit 4. As described above, since the mean free path of molecules is about several tens of nanometers under atmospheric pressure, a reaction between a reactive gas and plasma is performed near the surface of the sample 11 in order to form a dense thin film. It is desirable to quickly recombine active species (radicals) on the surface of the sample 11.

Arガスの流量や高周波電力は上記したシリコン酸化膜形成の場合と同じであり、細管6の先端部からプラズマ反応部4の内部に約15mmのプラズマ流15を形成した。試料11の位置はほぼこのプラズマ流15の先端から約1mm程度離して設置した。SiHClガスの流量を0.2L/minとし、更に水素ガスを数〜数十%混合させてプラズマ流15と試料11とが交差する近傍に第2の配管供給口14から供給した。水素ガスの混合はシリコン膜中の不純物乖離反応を促進させ、より不純物の少ない高品質な薄膜の形成を行うためである。 The Ar gas flow rate and high frequency power were the same as in the case of forming the silicon oxide film described above, and a plasma flow 15 of about 15 mm was formed from the tip of the narrow tube 6 into the plasma reaction unit 4. The position of the sample 11 was set approximately 1 mm away from the tip of the plasma flow 15. The flow rate of SiH 2 Cl 2 gas was set to 0.2 L / min, and hydrogen gas was further mixed to several to several tens of percent and supplied from the second pipe supply port 14 in the vicinity where the plasma flow 15 and the sample 11 intersected. This is because the mixing of hydrogen gas promotes the impurity dissociation reaction in the silicon film and forms a high-quality thin film with fewer impurities.

また、SiHClガスの供給は間歇的に行い、形成した薄膜の品質向上を更に図った。即ち、SiHClガスを5秒間供給した後、次の5秒間はSiHClガスの供給を停止した。この停止期間では試料11の表面に対してArプラズマ流15によるプラズマ処理を行うようにした。これはプラズマ流15の照射を継続することで堆積したアモルファスシリコン膜の原子間のネットワーク形成が促進されることを目的とした。 In addition, SiH 2 Cl 2 gas was intermittently supplied to further improve the quality of the formed thin film. That is, after supplying SiH 2 Cl 2 gas for 5 seconds, supply of SiH 2 Cl 2 gas was stopped for the next 5 seconds. During this stop period, the surface of the sample 11 was subjected to plasma treatment with the Ar plasma flow 15. This was intended to promote the formation of a network between atoms of the deposited amorphous silicon film by continuing the irradiation of the plasma flow 15.

その結果、試料11上には約1mm径の範囲にアモルファスシリコン膜(膜厚約0.5μm)が形成され、アモルファスシリコン膜として基本的な特性である光照射オン・オフ時の電流比は一般的な手法である平行平板型プラズマCVD法を用いて形成されたアモルファスシリコン膜と同程度の数値を得ることが出来た。   As a result, an amorphous silicon film (with a film thickness of about 0.5 μm) is formed on the sample 11 in a diameter range of about 1 mm, and the current ratio when turning on / off light irradiation, which is a basic characteristic of an amorphous silicon film, is generally A numerical value comparable to that of an amorphous silicon film formed by using a parallel plate type plasma CVD method, which is a typical technique, was obtained.

(5)局所領域でのエッチング処理
上記したように、図1における第2のガス供給部3からTEOSガスを供給することで試料11上に局所的にシリコン酸化膜を形成することが可能であることを説明した。
(5) Etching treatment in local region As described above, a silicon oxide film can be locally formed on the sample 11 by supplying the TEOS gas from the second gas supply unit 3 in FIG. I explained that.

そこで、TEOSガスの代わりにCFガスを第2のガス供給部3からプラズマ反応部4の内部に供給した。Arガスの流量、高周波電力、CFガスの流量はシリコン酸化膜の形成の場合とほぼ同じ条件で行った。試料11としてガラス基板上に窒化シリコン膜(膜厚約1μm)を形成して用いた。尚、細管6にはCFガスに対してエッチング耐性の優れた材料を使用することが望ましく、ここではセラッミックチューブ(内径約1mm)を用いた。 Therefore, CF 4 gas was supplied from the second gas supply unit 3 into the plasma reaction unit 4 instead of the TEOS gas. The flow rate of Ar gas, high frequency power, and flow rate of CF 4 gas were performed under substantially the same conditions as in the formation of the silicon oxide film. As a sample 11, a silicon nitride film (film thickness of about 1 μm) was formed on a glass substrate. In addition, it is desirable to use a material having excellent etching resistance against CF 4 gas for the thin tube 6, and here, a ceramic tube (inner diameter of about 1 mm) was used.

その結果、試料11上に形成した窒化シリコン膜が約数100μm径の範囲ですり鉢状にエッチングされていることを確認した。   As a result, it was confirmed that the silicon nitride film formed on the sample 11 was etched in a bowl shape within a range of about several hundred μm in diameter.

以上に述べたように、プラズマ系生成ガスとしてArガスを、また薄膜形成用反応性ガスとしてTEOSガスを、そしてエッチング用ガスとしてCFガスを用いた例を説明したが、これらのガス種に限定されるものではない。例えば、プラズマ系生成ガスとしてHeガス、薄膜形成用反応性ガスとしてSiHガスやSiHClガス、エッチング用ガスとしてOガスやClガスなどは一例であって、通常の半導体製造工程で使用されているガスを用いることが可能である。 As described above, the example in which Ar gas is used as the plasma-based product gas, TEOS gas is used as the reactive gas for thin film formation, and CF 4 gas is used as the etching gas has been described. It is not limited. For example, He gas is used as a plasma generation gas, SiH 4 gas or SiH 2 Cl 2 gas is used as a reactive gas for forming a thin film, and O 3 gas or Cl 2 gas is used as an etching gas. It is possible to use the gas used in the above.

(第2の実施例)
次に、本発明の第2の実施例として、上記した局所プラズマ処理装置を用いて行った液晶表示素子の欠陥修正について説明する。
一般的に液晶表示装置(図示せず)は一方のガラス基板(TFT基板)上に形成された複数の画素部と他方のガラス基板(カラーフィルタ基板)上に形成された複数のカラーフィルタ部とを、画素部とカラーフィルタ部とを対抗させて配置し、その間に液晶を挟みこんだ構造である。
(Second embodiment)
Next, as a second embodiment of the present invention, a defect correction of a liquid crystal display element performed using the above-mentioned local plasma processing apparatus will be described.
In general, a liquid crystal display device (not shown) includes a plurality of pixel portions formed on one glass substrate (TFT substrate) and a plurality of color filter portions formed on the other glass substrate (color filter substrate). Are arranged such that the pixel portion and the color filter portion are opposed to each other, and a liquid crystal is sandwiched therebetween.

そして、上記の画素部は次の工程を経て形成される。即ち、ガラス基板上にゲート配線が形成され、その上にゲート絶縁層が形成される。そして、このゲート絶縁層上であって、ゲート配線に接続されたゲート電極の位置する領域にアイランド状の半導体層(アモルファスシリコン膜)が形成される。そして、この半導体層の一方の端部に電極(ドレイン電極)を介して接続されたドレイン配線がゲート配線と交差する方向に形成されている。半導体層の他方の端部にはソース電極が形成され、更にその上を全体が覆われるように形成された保護膜を貫いて形成されたコンタクトホールを介してソース電極と透明電極とが接続されている。2本のドレイン配線及び2本のゲート配線で囲まれ、ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極、透明電極及び半導体層で構成された薄膜トランジスタ部(TFT)でひとつの画素部が構成されている。   The pixel portion is formed through the following steps. That is, a gate wiring is formed on a glass substrate, and a gate insulating layer is formed thereon. Then, an island-like semiconductor layer (amorphous silicon film) is formed on the gate insulating layer in a region where the gate electrode connected to the gate wiring is located. A drain wiring connected to one end of the semiconductor layer via an electrode (drain electrode) is formed in a direction crossing the gate wiring. A source electrode is formed at the other end of the semiconductor layer, and the source electrode and the transparent electrode are connected through a contact hole formed through a protective film formed so as to cover the whole. ing. One pixel portion is constituted by a thin film transistor portion (TFT) that is surrounded by two drain wirings and two gate wirings and is composed of a gate electrode, a drain electrode, a source electrode, a transparent electrode, and a semiconductor layer.

液晶表示素子は、薄膜トランジスタ部のオン・オフ状態に応じて透明電極に生じる電圧を変化させ、その変化に応じて液晶の配向を変えることで画素部を通過する光の量を制御する。   The liquid crystal display element controls the amount of light passing through the pixel portion by changing the voltage generated in the transparent electrode in accordance with the on / off state of the thin film transistor portion and changing the orientation of the liquid crystal in accordance with the change.

以上、液晶表示装置の概要を説明したが、複数の成膜工程(配線、半導体層、電極)やエッチング工程を経て作られるため、その過程で混入した異物やホトマスク等の不都合によって配線間の短絡、配線の断線、半導体層の形状不良等の問題が生じ、これらが液晶表示装置の特性や品質、更には製造歩留まりの低下を招く要因とされていた。従って、液晶表示装置の極めて限られた領域で発生した上記の欠陥部を必要に応じて修正することが極めて重要であると考えられる。
そこで、本発明の局所プラズマ処理装置を用いて行った、致命的な不良のひとつである配線の断線修正の例と、製造工程上で上記した不良を修正するときの方法を以下に説明する。
As described above, the outline of the liquid crystal display device has been described. However, since the liquid crystal display device is manufactured through a plurality of film forming processes (wirings, semiconductor layers, electrodes) and etching processes, a short circuit between wirings due to inconveniences such as foreign matter mixed in the process and a photomask Problems such as disconnection of wiring and defective shape of the semiconductor layer are caused, and these are considered to be factors that cause a decrease in characteristics and quality of the liquid crystal display device and also a manufacturing yield. Accordingly, it is considered to be extremely important to correct the above-described defective portion generated in a very limited area of the liquid crystal display device as necessary.
Therefore, an example of correcting the disconnection of wiring, which is one of fatal defects, performed using the local plasma processing apparatus of the present invention and a method for correcting the above-described defects in the manufacturing process will be described below.

最初に、ゲート配線の一部欠落部分の修正の例について説明する。図5はゲート配線の断線を修正する過程を説明するための工程図である。図5(a)において、ガラス基板101上にCr等からなるゲート配線102が形成されている。そして、ゲート配線102の上には窒化シリコン膜からなるゲート絶縁膜103が形成され、更にその上に窒化シリコン膜またはシリコン酸化膜からなる保護膜104が形成されている。しかしながら、ゲート配線102の形成工程にて異物の付着を起因としたゲート配線102の断線部105の生じていることが液晶表示装置の最終点灯試験の結果判明した。このままではゲート配線の一部に信号を供給することが不可能となって、所謂液晶表示装置として致命的な「線欠陥品」として処分されていた。   First, an example of correcting a partially missing part of the gate wiring will be described. FIG. 5 is a process diagram for explaining the process of correcting the disconnection of the gate wiring. In FIG. 5A, a gate wiring 102 made of Cr or the like is formed on a glass substrate 101. A gate insulating film 103 made of a silicon nitride film is formed on the gate wiring 102, and a protective film 104 made of a silicon nitride film or a silicon oxide film is further formed thereon. However, as a result of the final lighting test of the liquid crystal display device, it was found that the disconnection portion 105 of the gate wiring 102 was caused due to adhesion of foreign matters in the formation process of the gate wiring 102. In this state, it is impossible to supply a signal to a part of the gate wiring, and it has been disposed of as a “line defect product” that is fatal as a so-called liquid crystal display device.

そこで、本発明の局所プラズマ処理装置を用いて上記した断線部105の修正を試みた。先ず、図5(b)に示すように、断線部105を図1に示したプラズマ流15の先端位置に配置し、第2のガス供給部3からプラズマ反応部4の内部にCFガスを供給した。そして、断線部106の上部を覆っている保護膜104及びゲート絶縁膜103を順次エッチングし、ガラス基板101の表面を露出させて、エッチング除去部107を形成した。尚、保護膜104やゲート絶縁膜103の開口部はゲート配線102の断線部105よりも大きくしておくことが必要である。 Therefore, an attempt was made to correct the disconnection portion 105 using the local plasma processing apparatus of the present invention. First, as shown in FIG. 5B, the disconnection part 105 is arranged at the tip position of the plasma flow 15 shown in FIG. 1, and CF 4 gas is introduced into the plasma reaction part 4 from the second gas supply part 3. Supplied. Then, the protective film 104 and the gate insulating film 103 covering the upper portion of the disconnection portion 106 were sequentially etched to expose the surface of the glass substrate 101, thereby forming an etching removal portion 107. Note that the opening of the protective film 104 and the gate insulating film 103 needs to be larger than the disconnected portion 105 of the gate wiring 102.

次に、図5(c)に示すように、第2のガス供給部3から供給される反応性ガスをCFガスから(CHAlガス(トリメチルアルミニウムガス)に切り替えて供給し、ゲート配線102の一部が重なるようにしてAl配線形成部107を形成した。ここでは(CHAlガスを用いたが、低抵抗特性を有する金属原子含有のガスであれば良い。 Next, as shown in FIG. 5 (c), the reactive gas supplied from the second gas supply unit 3 is switched from CF 4 gas to (CH 3 ) 3 Al gas (trimethylaluminum gas) and supplied, The Al wiring forming portion 107 was formed so that part of the gate wiring 102 overlapped. Here, (CH 3 ) 3 Al gas is used, but any metal atom-containing gas having low resistance characteristics may be used.

次に、図5(d)に示すように、再び第2のガス供給部3から供給される反応性ガスの種類を変えて上記した配線形成部107の内部を埋めるように絶縁膜形成部領域108を形成した。ここで絶縁膜形成に用いた反応性ガスはTEOSガスであって、形成した絶縁膜108は酸化シリコン膜である。   Next, as shown in FIG. 5D, the insulating film forming region is formed so as to fill the interior of the wiring forming portion 107 by changing the kind of the reactive gas supplied from the second gas supplying portion 3 again. 108 was formed. Here, the reactive gas used for forming the insulating film is TEOS gas, and the formed insulating film 108 is a silicon oxide film.

このようにして液晶表示装置にとって致命的な欠陥とされたゲート配線の断線部を本発明の局所プラズマ処理装置を用いて修復し、新たな機能を取り戻すことを可能にした。   In this way, the broken portion of the gate wiring, which has been a fatal defect for the liquid crystal display device, is repaired using the local plasma processing apparatus of the present invention, and a new function can be restored.

次に、液晶表示装置の製造工程で発生する様々な欠陥、例えば配線間の短絡(欠陥パターンA)、配線や絶縁膜等の積層膜の間に混入した異物(欠陥パターンB)、配線の断線(欠陥パターンC)について、製造工程中での修正手順について説明する。   Next, various defects that occur in the manufacturing process of the liquid crystal display device, for example, a short circuit between the wirings (defect pattern A), a foreign substance (defect pattern B) mixed between laminated films such as wirings and insulating films, and disconnection of the wirings Regarding (defect pattern C), a correction procedure during the manufacturing process will be described.

図6はTFT形成工程の流れと上記した欠陥の検査・分類及びその修復の流れとを纏めて示した図である。先にも述べたが、TFT形成工程では各種配線や半導体膜及び絶縁膜を形成する薄膜形成工程201、フォトリソ工程202及びエッチング・レジスト剥離工程203を経て所望の回路パターン及びTFTを形成する。次に、TFTアレイ検査工程204により外観検査装置やアレイテスタなどを用いて様々な欠陥を検出する。上記の検査装置で検出された欠陥情報やその欠陥位置情報を生産ラインのネットワークを介して受信し、その情報に基づいて欠陥の検出された基板を搭載したステージを駆動して修正装置の光学系視野内に欠陥位置を再現する(欠陥情報収集工程205)。その後、修正装置に搭載されている観察カメラを用いて欠陥のレビューを行い(レビュー工程206)、色、平面形状、高さ情報などの欠陥種の詳細な弁別を行う(欠陥種弁別工程207)。   FIG. 6 is a diagram summarizing the flow of the TFT formation process and the flow of inspection / classification of defects and the repair thereof. As described above, in the TFT forming process, a desired circuit pattern and TFT are formed through a thin film forming process 201 for forming various wirings, semiconductor films and insulating films, a photolithography process 202 and an etching / resist peeling process 203. Next, in the TFT array inspection process 204, various defects are detected using an appearance inspection device, an array tester, or the like. The defect information detected by the inspection device and the defect position information are received via the network of the production line, and the stage on which the substrate on which the defect is detected is driven based on the information, and the optical system of the correction device The defect position is reproduced in the field of view (defect information collecting step 205). Thereafter, the defect is reviewed using an observation camera mounted on the correction device (review step 206), and detailed discrimination of defect types such as color, planar shape, height information, etc. is performed (defect type discrimination step 207). .

例えば、自動焦点機構により観察光学系全体をステージのTFT基板を設置する面に垂直なZ方向に移動して、TFT基板表面に焦点を合わせる。基板ステージにより基板をZ軸方向に移動しても良い。そして、観察カメラにより撮像された画像から、欠陥の高さ情報を得た後、上記した局所プラズマ生成装置を用いて欠陥の修正を行う。   For example, the entire observation optical system is moved in the Z direction perpendicular to the surface on which the TFT substrate of the stage is placed by an automatic focusing mechanism to focus on the TFT substrate surface. The substrate may be moved in the Z-axis direction by the substrate stage. Then, after obtaining the height information of the defect from the image captured by the observation camera, the defect is corrected using the above-described local plasma generation apparatus.

(欠陥パターンAの修正208)
先の欠陥種弁別工程207において、配線間の短絡欠陥である欠陥パターンA208が検出された場合、図1に示した局所プラズマ生成装置における第1のガス供給部2からArガスを細管6に供給し、また、高周波電源7から高周波電力をArガスに印加してArプラズマ流15を形成する。このプラズマ流15をパターンA208に照射して配線間の余分な領域を除去する。
尚、第2のガス供給部3から配線材料のエッチング可能なガスを適宜選択して欠陥パターンA208近傍に供給して、余分な配線をエッチング除去しても良い。
(Defect pattern A correction 208)
When the defect pattern A208, which is a short-circuit defect between wirings, is detected in the defect type discrimination step 207, Ar gas is supplied to the narrow tube 6 from the first gas supply unit 2 in the local plasma generation apparatus shown in FIG. In addition, an Ar plasma flow 15 is formed by applying high-frequency power from the high-frequency power source 7 to the Ar gas. The plasma flow 15 is applied to the pattern A 208 to remove an extra region between the wirings.
It should be noted that a gas capable of etching the wiring material may be appropriately selected from the second gas supply unit 3 and supplied to the vicinity of the defect pattern A208 to remove excess wiring by etching.

その後、配線の除去された箇所を検査し、配線除去が不十分であればプラズマ処理条件を変更して再度処理を行う。仮に、余分な配線の除去が十分であると判定された場合、処理された配線近傍の表面に保護膜を形成(保護膜形成工程211)して欠陥修正を終了させ、TFT基板を次工程に移送する。   Thereafter, the portion where the wiring is removed is inspected. If the wiring removal is insufficient, the plasma processing conditions are changed and the processing is performed again. If it is determined that the excess wiring is sufficiently removed, a protective film is formed on the surface in the vicinity of the processed wiring (protective film forming step 211) to complete defect correction, and the TFT substrate is moved to the next step. Transport.

(欠陥パターンBの修正209)
次に、欠陥種弁別工程207において、配線や絶縁膜等の積層膜の間に混入した異物:凸欠陥(欠陥パターンB)が検出された場合の修正方法を説明する。
ここでは、TFT素子のゲート配線上に異物(凸状欠陥)が存在した例を示す。凸状欠陥は配線膜を形成する際、例えばスパッタリングによるメタルの溶融物が付着するスプラッシュ欠陥や、成膜時の異物混入などにより発生する。この凸状欠陥の高さが大きい場合にはその上に形成したゲート絶縁膜や保護膜を突き抜けてカラーフィルタ基板に形成された透明対向電極に接触し、上下電極間ショートや液晶ギャップ不良による表示特性不良を齎すため、その凸状欠陥を出来るだけ早い段階で除去することが必要である。
(Defect pattern B correction 209)
Next, a correction method in the case where a foreign matter: convex defect (defect pattern B) mixed between laminated films such as wirings and insulating films is detected in the defect type discrimination step 207 will be described.
Here, an example is shown in which foreign matter (convex defects) is present on the gate wiring of the TFT element. When forming a wiring film, a convex defect occurs due to, for example, a splash defect in which a metal melt is deposited by sputtering, or a foreign matter is mixed during film formation. When the height of this convex defect is large, it penetrates the gate insulating film and protective film formed on it and comes into contact with the transparent counter electrode formed on the color filter substrate. It is necessary to remove the convex defect at the earliest possible stage in order to reduce the characteristic defect.

先ず、異物を覆っている保護膜(必要に応じてゲート絶縁膜)を除去するため、図1に示した局所プラズマ生成装置における第1のガス供給部2からArガスを細管6に供給し、また、高周波電源7から高周波電力をArガスに印加してArプラズマ流15を形成する。そして、第2のガス供給部3から保護膜のエッチング可能なガスを適宜選択して凸状欠陥の存在する保護膜の表面に供給して、保護膜のエッチング除去を行う。保護膜が窒化シリコン膜である場合、第2のガス供給部3から供給されるガスはフッ化塩素ガスあるいは塩素ガスを用いる。保護膜の除去が不十分であればプラズマ条件の最適化を図る。次に、保護膜の下層に位置するゲート絶縁膜を同様にして除去する。そして、凸状欠陥が表面に露出したとき、第2のガス供給部3からのガス供給を中断し、第1のガス供給部2から供給されたArガスによるArプラズマを用いて上記の凸状欠陥を除去する。   First, in order to remove the protective film (if necessary, the gate insulating film) covering the foreign matter, Ar gas is supplied from the first gas supply unit 2 in the local plasma generating apparatus shown in FIG. Further, Ar plasma flow 15 is formed by applying high frequency power from the high frequency power source 7 to Ar gas. Then, a gas capable of etching the protective film is appropriately selected from the second gas supply unit 3 and supplied to the surface of the protective film where the convex defects are present, and the protective film is removed by etching. When the protective film is a silicon nitride film, chlorine fluoride gas or chlorine gas is used as the gas supplied from the second gas supply unit 3. If removal of the protective film is insufficient, the plasma conditions are optimized. Next, the gate insulating film located under the protective film is similarly removed. Then, when the convex defect is exposed on the surface, the gas supply from the second gas supply unit 3 is interrupted, and the above convex shape is formed using Ar plasma by the Ar gas supplied from the first gas supply unit 2. Remove defects.

Arプラズマを用いて保護膜及び凸状欠陥を一括で除去することも可能であるが、保護膜と凸状欠陥との材料の違いにより除去すべき材料が周囲に飛散することもあって、上記したように夫々分離して除去することが望ましい。
その後、修正部分に改めて保護膜(必要に応じてゲート絶縁膜も形成する)を形成して(保護膜形成工程211)凸状欠陥の修正が完了する。
Although it is possible to remove the protective film and the convex defect at once using Ar plasma, the material to be removed may be scattered around due to the difference in the material of the protective film and the convex defect. As described above, it is desirable to remove them separately.
Thereafter, a protective film (a gate insulating film is also formed if necessary) is formed again at the repaired portion (protective film forming step 211), and the correction of the convex defect is completed.

(欠陥パターンCの修正210)
上記した欠陥パターンBの修正209において、配線上に存在していた凸状欠陥した際に配線そのものが欠落している場合が多い。そのような場合には、ここで説明する欠陥パターンCの修正209を継続して行う。
(Defect pattern C correction 210)
In the correction 209 of the defect pattern B described above, the wiring itself is often missing when a convex defect exists on the wiring. In such a case, the defect pattern C correction 209 described here is continued.

配線の断線修正の詳細については図5で説明したので、ここでは欠陥種弁別工程207において、配線の断線(欠陥パターンC)が検出された場合の手順を説明する。
先ず、配線の断線が発生している領域の保護膜を断線領域よりも広い領域に亘って除去する。即ち、局所プラズマ生成装置における第1のガス供給部2からArガスを細管6に供給してArプラズマ流15を形成する。そして、第2のガス供給部3から保護膜(ここでは窒化シリコン膜とする)のエッチング可能なフッ化塩素ガスあるいは塩素ガスを用いて保護膜の除去を行う。保護膜の除去が不十分であればプラズマ条件の最適化を図り、配線の一部が表面に露出するまでプラズマ処理を行う。
Since details of the wiring disconnection correction have been described with reference to FIG. 5, a procedure when a wiring disconnection (defect pattern C) is detected in the defect type discrimination step 207 will be described here.
First, the protective film in the region where the disconnection of the wiring is generated is removed over a region wider than the disconnection region. That is, Ar gas is supplied to the thin tube 6 from the first gas supply unit 2 in the local plasma generation apparatus to form the Ar plasma flow 15. Then, the protective film is removed from the second gas supply unit 3 using a chlorine fluoride gas or a chlorine gas capable of etching the protective film (here, a silicon nitride film). If removal of the protective film is insufficient, plasma conditions are optimized and plasma treatment is performed until a part of the wiring is exposed on the surface.

次に、フッ化塩素ガスあるいは塩素ガスの代わりに第2のガス供給部3から導電率の高い金属を含むガスを上記した配線の一部を覆うようにして配線を形成する。配線修正部の同通が確認された後、その修正部に再び保護膜を形成し、配線の断線修正が終了する。   Next, the wiring is formed so as to cover a part of the wiring described above with a gas containing a metal having high conductivity from the second gas supply unit 3 instead of chlorine fluoride gas or chlorine gas. After confirming the connection of the wiring correction portion, a protective film is formed again on the correction portion, and the wiring disconnection correction is completed.

以上に述べたように、局所プラズマ処理装置を用いることによって単なる異物の除去のみならず保護膜や絶縁膜の除去、配線の接続等多様な用途に適用することが出来る。特に、液晶表示装置のTFT基板に適用すれば、配線間の短絡、層間膜の中に存在する異物、配線の断線といった液晶表示装置の致命的な欠陥の修復が可能となる。   As described above, the use of a local plasma processing apparatus can be applied not only to the removal of foreign matter but also to various uses such as the removal of a protective film and an insulating film and the connection of wiring. In particular, when applied to a TFT substrate of a liquid crystal display device, it is possible to repair a fatal defect of the liquid crystal display device such as a short circuit between wirings, a foreign substance existing in an interlayer film, or a disconnection of the wiring.

尚、本発明においては144MHzの高周波電源を用いた例を説明したが、これに限定されるものではない。   In the present invention, an example using a 144 MHz high frequency power supply has been described, but the present invention is not limited to this.

数100μm径に絞られたプラズマ流を安定に試料表面に照射し、そしてそのプラズマ流と試料表面との間に各種反応性ガスを供給することによって局所的なエッチングや高品質な薄膜の形成を可能とし、これによって従来は廃棄処分とされていた製品を復活させることが出来るなど、工業利用上更には環境維持の観点からその利するところが大きい。   A plasma flow constricted to a diameter of several hundreds of micrometers is stably irradiated onto the sample surface, and various reactive gases are supplied between the plasma flow and the sample surface to achieve local etching and formation of a high-quality thin film. This makes it possible to revive products that have been disposed of in the past, which is advantageous for industrial use and environmental protection.

局所プラズマ処理装置を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating a local plasma processing apparatus. 電界制御部によるプラズマ流の径制御を説明するための図である。(a)は電界制御部に正電圧を印加した場合、(b)は電界制御部が設置されている場合、(c)は電界制御部に負電圧を印加した場合である。It is a figure for demonstrating the diameter control of the plasma flow by an electric field control part. (A) is a case where a positive voltage is applied to the electric field controller, (b) is a case where the electric field controller is installed, and (c) is a case where a negative voltage is applied to the electric field controller. 複数の電界制御を用いたプラズマ流の径制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the diameter control of the plasma flow using several electric field control. 磁界制御部を付加した局所プラズマ処理装置を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the local plasma processing apparatus which added the magnetic field control part. 配線の断線修正の一例を説明するための図である。(a)は配線の断線部を説明するための概略図、(b)は保護膜及びゲート絶縁膜の除去を説明するための概略図、(c)は配線形成を説明するための概略図、(d)は絶縁膜形成を説明するための概略図である。It is a figure for demonstrating an example of the disconnection correction of wiring. (A) is a schematic diagram for explaining the disconnection portion of the wiring, (b) is a schematic diagram for explaining the removal of the protective film and the gate insulating film, (c) is a schematic diagram for explaining the wiring formation, (D) is the schematic for demonstrating insulating film formation. 一般的なTFT形成工程及びその工程で発生した各種欠陥を局所プラズマ処理方法を用いて修正するためのフローチャートである。It is a flowchart for correcting a general TFT formation process and various defects generated in the process using a local plasma processing method.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・プラズマ生成部、2・・・第1のガス供給部、3・・・第2のガス供給部、4・・・プラズマ反応部、5・・・開放部、6・・・細管、7・・・高周波電源、8・・・マッチングネットワーク、9・・・電極、10・・・基板ステージ、11・・・試料、12・・・第1配管、12a・・・マスフローコントローラー、 13・・・第2配管、13a・・・マスフローコントローラー、14・・・第2配管供給口、15・・・プラズマ流16・・・開口部、17、17a、17b、17c・・・プラズマ電界制御部、18、18a、18b、18c・・・電界制御用電源、19a、19b・・・プラズマ磁界制御部、20・・・真空制御部、101・・・ガラス基板、102・・・ゲート配線、103・・・ゲート絶縁膜、104・・・保護膜、105・・・断線部、106・・・エッチング除去部、107・・・配線形成部、108・・・絶縁膜形成部、201・・・薄膜形成工程、201・・・フォトリソ工程、203・・・エッチング、剥離工程、204・・・TFTアレイ検査工程、205・・・欠陥情報収集工程、206・・・欠陥レビュー工程、207・・・欠陥種弁別工程、208・・・欠陥パターンAの修正、209・・・欠陥パターンBの修正、210・・・欠陥パターンCの修正、211・・・保護膜形成工程 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma production | generation part, 2 ... 1st gas supply part, 3 ... 2nd gas supply part, 4 ... Plasma reaction part, 5 ... Opening part, 6 ... Narrow tube , 7 ... high frequency power supply, 8 ... matching network, 9 ... electrode, 10 ... substrate stage, 11 ... sample, 12 ... first pipe, 12a ... mass flow controller, 13 ... 2nd piping, 13a ... Mass flow controller, 14 ... 2nd piping supply port, 15 ... Plasma flow 16 ... Opening, 17, 17a, 17b, 17c ... Plasma electric field control 18, 18 a, 18 b, 18 c... Electric field control power source, 19 a, 19 b... Plasma magnetic field control unit, 20... Vacuum control unit, 101... Glass substrate, 102. 103 ... Gate insulating film, 104 Protective film 105 ... Disconnection part 106 ... Etching removal part 107 ... Wiring forming part 108 ... Insulating film forming part 201 ... Thin film forming process 201 ... Photolitho process , 203 ... Etching, peeling process, 204 ... TFT array inspection process, 205 ... Defect information collection process, 206 ... Defect review process, 207 ... Defect type discrimination process, 208 ... Defects Pattern A correction, 209... Defect pattern B correction, 210... Defect pattern C correction, 211.

Claims (13)

プラズマ生成部と第1のガス供給部と第2のガス供給部と開放部を有するプラズマ反応部を備えた局所プラズマ処理装置であって、前記プラズマ生成部は誘電体からなるプラズマ生成用細管と該細管の外周領域に配置された、高周波電源からマッチングネットワークを介して高周波電力を供給するための電極とを備え、前記細管の一方の端部は前記プラズマ反応部の開放部の対面側から前記プラズマ反応部内部に挿入され、前記プラズマ反応部の開放部に基板ステージ上に搭載された試料が配置されてなり、前記第1のガス供給部の配管は前記細管の他方の端部に接続され、前記第2のガス供給部の配管は前記プラズマ反応部内部に挿入されてなり、前記プラズマ反応部の内部であって前記細管と前記試料との間に、前記細管の端部から射出されるプラズマ流を通過可能な開口部を有し、前記プラズマ流の径を制御するためのプラズマ電界制御部を配置したことを特徴とする局所プラズマ処理装置。   A local plasma processing apparatus including a plasma generation unit, a first gas supply unit, a second gas supply unit, and a plasma reaction unit having an open portion, wherein the plasma generation unit includes a plasma generation thin tube made of a dielectric, An electrode for supplying high-frequency power from a high-frequency power source through a matching network disposed in an outer peripheral region of the thin tube, and one end of the thin tube from the opposite side of the open portion of the plasma reaction unit A sample inserted into the plasma reaction unit and mounted on the substrate stage is disposed in the open part of the plasma reaction unit, and the pipe of the first gas supply unit is connected to the other end of the narrow tube. The pipe of the second gas supply unit is inserted into the plasma reaction unit, and is injected from the end of the narrow tube inside the plasma reaction unit and between the narrow tube and the sample. Has an opening capable of passing the plasma flow is, local plasma processing apparatus characterized in that a plasma electric field control section for controlling the diameter of the plasma stream. 前記第2のガス供給部の配管供給口が、前記細管の延長線上であって前記試料と交差する領域に配置されてなることを特徴とする請求項1に記載の局所プラズマ処理装置。   2. The local plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a pipe supply port of the second gas supply unit is arranged in an area on the extension line of the thin tube and intersecting the sample. 前記プラズマ電界制御部は、前記プラズマ流の射出方向に複数配置されてなることを特徴とする請求項1に記載の局所プラズマ処理装置。   The local plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the plasma electric field control units are arranged in an emission direction of the plasma flow. 前記複数のプラズマ電界制御部に、前記プラズマ流の出射方向もしくはその反対方向に電位勾配が形成されてなることを特徴とする請求項3に記載の局所プラズマ処理装置。   The local plasma processing apparatus according to claim 3, wherein a potential gradient is formed in the plasma electric field control unit in the plasma flow emission direction or in the opposite direction. 前記プラズマ流を中心軸として、前記試料を挟む両側に前記プラズマ流の径及び密度を制御するためのプラズマ磁界制御部を更に設けたことを特徴とする請求項1に記載の局所プラズマ処理装置。   The local plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a plasma magnetic field control unit for controlling a diameter and density of the plasma flow on both sides of the sample with the plasma flow as a central axis. 前記プラズマ反応部に、該プラズマ反応部の内部を負圧状態に維持するための真空制御部を備えてなることを特徴とする請求項1に記載の局所プラズマ処理装置。   The local plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma reaction unit includes a vacuum control unit for maintaining the inside of the plasma reaction unit in a negative pressure state. 前記第1のガス供給部から供給されるガスが不活性ガスであることを特徴とする請求項1に記載の局所プラズマ処理装置。   The local plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the gas supplied from the first gas supply unit is an inert gas. 前記第2のガス供給部から供給されるガスが反応性ガスであることを特徴とする請求項1に記載の局所プラズマ処理装置。   The local plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the gas supplied from the second gas supply unit is a reactive gas. 細管の一方の端部から該細管の内部に供給した不活性ガスに高周波電力を印加することによってプラズマを発生させ、前記細管の他方の端部と試料との間に配置したプラズマ制御部の開口部を通過させて細径化したプラズマ流を用いて、前記試料の表面近傍に供給した反応性ガスを分解させることによって生成した反応生成物を前記試料の表面に堆積させることを特徴とする局所プラズマ処理方法。   Plasma is generated by applying high-frequency power to an inert gas supplied from one end of the narrow tube to the inside of the thin tube, and an opening of a plasma control unit disposed between the other end of the thin tube and the sample A reaction product generated by decomposing a reactive gas supplied in the vicinity of the surface of the sample using a plasma flow reduced in diameter by passing through the portion is deposited on the surface of the sample. Plasma processing method. 前記反応性ガスがシリコン原子含有ガスであって、前記試料の表面に堆積した反応生成物がシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項9に記載の局所プラズマ処理方法。   The local plasma processing method according to claim 9, wherein the reactive gas is a silicon atom-containing gas, and a reaction product deposited on a surface of the sample is a silicon oxide film. 前記シリコン原子含有ガスがTEOSガスであることを特徴とする請求項10に記載の局所プラズマ処理方法。   The local plasma processing method according to claim 10, wherein the silicon atom-containing gas is a TEOS gas. 細管の一方の端部から該細管の内部に供給した不活性ガスに高周波電力を印加することによってプラズマを発生させ、前記細管の他方の端部と試料との間に配置したプラズマ制御部の開口部を通過させて細径化したプラズマ流を用いて、前記試料の表面近傍に供給した反応性ガスを分解させることによって生成した反応生成物を前記試料と反応させ、該試料の一部を除去することを特徴とする局所プラズマ処理方法。   Plasma is generated by applying high-frequency power to an inert gas supplied from one end of the narrow tube to the inside of the thin tube, and an opening of a plasma control unit disposed between the other end of the thin tube and the sample The reaction product produced by decomposing the reactive gas supplied in the vicinity of the surface of the sample is reacted with the sample using a plasma flow that is reduced in diameter by passing through the part, and a part of the sample is removed. And a local plasma processing method. 前記反応性ガスが少なくとも塩素系またはハロゲン系ガスを含有してなることを特徴とする請求項12に記載の局所プラズマ処理方法。   The local plasma processing method according to claim 12, wherein the reactive gas contains at least a chlorine-based or halogen-based gas.
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